【摘 要】
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全球气候变化带来的温度、光照及降水模式的改变导致全球气候不稳定性加剧,极端气象灾害多发,低温寡照灾害便是其中之一。水稻为喜温作物,其生长发育与产量形成对低温寡照胁迫十分敏感,而花后生育阶段的低温寡照胁迫已对我国水稻产量的提升带来巨大隐患,威胁我国粮食生产安全。因此,急需对我国水稻主产地区的花后低温寡照胁迫天气的发生与变化规律进行深入研究。本研究利用中国水稻主产区的历史气象、水稻生长及栽培管理措施等
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全球气候变化带来的温度、光照及降水模式的改变导致全球气候不稳定性加剧,极端气象灾害多发,低温寡照灾害便是其中之一。水稻为喜温作物,其生长发育与产量形成对低温寡照胁迫十分敏感,而花后生育阶段的低温寡照胁迫已对我国水稻产量的提升带来巨大隐患,威胁我国粮食生产安全。因此,急需对我国水稻主产地区的花后低温寡照胁迫天气的发生与变化规律进行深入研究。本研究利用中国水稻主产区的历史气象、水稻生长及栽培管理措施等数据资料,明确了我国水稻主产区花后低温寡照胁迫的时空分布特征及其与产量波动的相关性,并利用RiceGrow水稻生长模型深入解析了气候变化、播期调整及品种更新等因素对低温寡照年际间波动的影响。本研究将有利于生产决策者宏观认识我国水稻低温寡照胁迫形势,制定适宜的灾害应对方案并保障粮食生产安全。以我国水稻主产区为研究对象,基于其中的297个气象观测站点的日最低温度、日最高温度、日照时数等气象数据和185个农业试验站点的水稻生育期数据,以日最低温18℃和日照百分率30%为水稻花后低温寡照阈值,计算低温累积日数（CAD）、低温累积度日（CDD）、低温日较差（CDR）3个低温胁迫指标和寡照累积日数（DAD）、寡照累积指数（DAI）、寡照胁迫强度（DSI）3个寡照胁迫指标,从以上不同的角度量化近35年（1981-2015年）来我国水稻主产区花后低温寡照胁迫的时空分布特征。结果表明,近35年来,气候变暖整体降低了中国水稻花后低温灾害风险,但在东北单季稻区,低温胁迫形势依然严峻,CDD值可达150℃·d以上并且趋向于逐年增强。较为严重的寡照胁迫主要存在于中国南方地区,特别是在长江中下游单季稻亚区（MYS）、黔东湘西高原单季稻亚区（GHS）、滇川高原单季稻亚区（YSS）、江南平原丘陵早稻亚区（SYS）和华南沿海平原早稻亚区（SCS）,DAD平均可达12d,DAI值则以平均2%/年的速率增长。利用各试验站点的产量数据,以线性回归分析不同稻作亚区低温寡照指标与产量之间的关系,计算各稻作亚区产量对低温寡照胁迫的敏感性并建立相关性模型。结合低温寡照年变化趋势,分别量化出低温胁迫、寡照胁迫和低温寡照综合胁迫所导致的产量年变化率。结果表明,整个水稻主产区花后低温胁迫和寡照胁迫会显著降低籽粒单产,并且综合胁迫会进一步加大产量损失。产量对低温、寡照及综合胁迫敏感性最高的区域分别为HJS单季稻亚区、MYS单季稻亚区和LRS单季稻亚区。受低温寡照年变化趋势影响,南方单季稻和双季早稻绝大部分地区的产量损失逐年增长,单产与总产年减产率最高在SCS早稻亚区可分别达0.21%/年和0.18%/年。为了进一步解析低温寡照波动成因,量化气候变化、播期调整和品种更新对花后生育期与低温寡照波动的影响,本研究依据控制变量原则,设置不同的模拟方案,在RiceGrow水稻生长模型中模拟获得各站点在不同情景下的花后生育期,并计算花后低温寡照指标值,由此得到气候变化、播期调整和品种更新影响下的低温寡照年际间变化趋势。利用多元线性回归将气候变化、播期调整和品种更新影响下的低温寡照年际波动与实际情况下低温寡照变化趋势做拟合分析,分别获得气候变化、播期调整和品种更新对低温寡照年际波动的贡献率。研究结果表明,气候变化加速了水稻的生育进程,开花期和成熟期分别以0.13d/年和0.15d/年的速率提前,并使得整个主产区低温胁迫减少约58%而寡照胁迫增加约53%;播期调整对花后生育期与低温寡照胁迫波动的影响整体较小,影响趋势因不同区域而异;品种的变化导致南方单季稻区及双季早稻区的开花期与成熟期以0.27d/年的速率显著推迟,且延长了开花至成熟阶段的持续天数,从而使得花后低温胁迫与寡照胁迫分别提升了 26%和21%。
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